无机凝胶材料.ppt

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1、第三章 无机胶凝材料,胶凝材料是指具有一定的机械强度并经过一系列物理作用、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料。,胶凝材料可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料，无机胶凝材料又分为气硬性和水硬性胶凝材料,第一节 石 灰,一、石灰的生产及分类1、石灰的生产,2、石灰的分类（1）钙质石灰（2）镁质石灰3、石灰产品 生石灰粉、消石灰粉（熟石灰粉）、石灰膏,二、石灰的熟化与硬化1、石灰的熟化生石灰与水作用生成氢氧化钙的过程2、石灰的硬化石灰水化后逐渐凝结硬化,三、石灰的性质（1）可塑性好（2）硬化较慢、强度较低（3）硬化时体积收缩大（4）耐水性差（5）石灰吸湿性强,四、石灰的应用1、石灰乳2、配制

2、砂浆3、石灰土和三合土石灰与粘土拌合后称为灰土或石灰土，再加砂或炉渣、石屑等即成为三合土。4、制作硅酸盐制品,第二节 石 膏,石膏是以硫酸钙为主要成分的无机气硬性胶凝材料一、石膏的种类1、天然无水石膏（CaSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。2、天然石膏（CaSO42H2O）：也称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。,3、化工石膏含有CaSO42H2O与CaSO4混合物的化工副产品及废渣作为生产石膏的原料4、建筑石膏（CaSO41/2 H2O）也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为型半水石膏和型半

3、水石膏5、高强石膏：晶粒粗大，需水量少，强度高,石膏矿,二、建筑石膏的水化与硬化1、建筑石膏的水化2、建筑石膏的凝结硬化（1）建筑石膏的凝结：石膏浆体中的自由水分因水化和蒸发而减少，粒子总表面积增加，因而浆体可塑性逐渐减小，浆体渐渐变稠，这一过程称为凝结。（2）建筑石膏的硬化：石膏凝结后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。,三、建筑石膏的性质1、密度与堆积密度2、凝结硬化快3、凝结硬化时体积略膨胀4、硬化后孔隙率高5、防火性能好6、耐水性和抗冻性差7、有良好的装饰性和可加工性,四

4、、建筑石膏的应用1、石膏砂浆及粉刷石膏2、建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等3、制作建筑雕塑和模型,第三节 其他气硬性胶凝材料,一、水玻璃1、水玻璃的组成水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。硅酸钠水玻璃（Na2OnSiO2）、硅酸钾水玻璃K2OnSiO2）、硅酸锂水玻璃（Li2OnSiO2）等,2、水玻璃的硬化液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：,3、水玻璃的性质（1）粘结力强（2）耐酸性好（3）耐热性高（4）不耐水,4、水玻璃的应用（1）用作涂料，涂刷材料表面（2）配制防水剂（3）加固土壤（4）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热混凝

5、土二、菱苦土,思考题：建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？,第四节 通用硅酸盐水泥的组成与技术要求,按主要成分，水泥可分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥和磷酸盐类水泥等。按水泥的用途和性能又可分为通用水泥(如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等)、专用水泥(如中、低热水泥等)及特性水泥(如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥等)。,一、通用硅酸盐水泥的定义、分类及生产概况1、定义硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、05%的混合料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。2、分类硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥,3、生产概况,二、通用

6、硅酸盐水泥的组成材料1、硅酸盐水泥熟料,矿物组成主要是：（1）硅酸三钙(3CaOSiO2，简写为C3S，占36%60%)（2）硅酸二钙(2CaOSiO2，简写成C2S，占15%37%)（3）铝酸三钙(3CaOAl2O3，简写成C3A，占7%15%)（4）铁铝酸四钙(4CaOAl2O3Fe2O3，简写为C4AF，占10%18%)。,2、石膏3、混合材料（1）活性混合材料：粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料（2）非活性混合材料（3）窑灰4、助磨剂,三、通用硅酸盐水泥的技术要求,1、化学指标（1）不溶物（2）烧失量（3）三氧化硫（4）氧化镁（5）氯离子2、含碱量,四、通用硅酸盐水泥的水化硬化与性

7、能1、硅酸盐水泥的水化硬化（1）水泥的凝结与硬化 水泥加水拌和后，成为可塑性浆体，随后，水泥浆逐渐变稠而失去塑性，但尚不具有强度的过程，称为水泥的凝结。凝结过后，水泥浆产生明显的强度并逐渐发展成为坚硬的固体，这一过程称为水泥的硬化。（2）熟料矿物的水化产物其化学反应式有：,为了调节水泥的凝结时间，掺入适量石膏，这些石膏与反应最快的铝酸三钙的水化产物作用生成难溶的水化硫铝酸钙，覆盖于未水化的铝酸三钙周围，阻止其继续快速水化。其反应式为：,（3）水泥石的结构 硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。,（1）密度、堆积密度、细度,硅酸盐水泥的密度约为3.10g/

8、cm3。其松散状态下的堆积密度为10001100kg/m3，紧密堆积密度达1600kg/m3。,2、硅酸盐水泥的技术性质,为了测定水泥的凝结时间及体积安定性等性能，应该使水泥净浆在一个规定的稠度下进行，这个规定的稠度称为标准稠度。,（2）标准稠度用水量,凝结时间分初凝和终凝。,（3）凝结时间,水泥体积安定性简称水泥安定性，是指水泥浆硬化后体积变化是否均匀的性质。当水泥浆体在硬化过程中或硬化后发生不均匀的体积膨胀，会导致水泥石开裂、翘曲等现象，称为体积安定性不良。,（4）体积安定性,（5）水泥的强度与等级,硅酸盐水泥的强度指标（依据GB17599）,水化热是指水泥与水发生水化反应时放出的热量，通

9、常用J/kg表示。,（6）水化热,水泥熟料单矿物水化时特征,水泥石在正常使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些腐蚀性介质作用下，水泥石的结构逐渐遭到破坏，强度下降以致全部溃裂，这种现象叫水泥石的腐蚀。主要原因有：1、软水腐蚀2、盐类腐蚀硫酸盐腐蚀镁盐腐蚀3、酸类腐蚀4、强碱腐蚀,五、水泥石的腐蚀及防止,(1)水泥石受腐蚀的基本原因：水泥石中存在着易受腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实而使侵蚀性介质易于进入其内部；外界因素的影响，如腐蚀介质的存在，环境温度、湿度、介质浓度的影响等。(2)防止腐蚀的措施：根据工程所处环境，选用适当品种的水泥；增加水泥制品的密实度，减少侵蚀介质的渗透；加做

10、保护层。,5、腐蚀的防止,1、普通硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥简称普通水泥(PO)，是由硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15%。普通水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等6个强度等级。各强度等级水泥在各龄期强度要求见表。,六、掺混合材料的硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥的强度要求(GB 17599),2、矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥(PS)，是由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。3、火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥(PP)，是由

11、硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。,4、粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥简称粉煤灰水泥(PF)，是由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等6个强度等级。各龄期强度要求见表。,矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥与硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥相比，它们的特点是：（1）水化放热速度慢，放热量低，凝结硬化速度较慢，早期强度较低，但后期强度增长较多；（2）对温度敏感性较高，温度低时硬化较慢；（3）水泥石中氢氧化钙含量减少，抗软水及硫酸盐腐蚀的能

12、力较硅酸盐水泥强；（4）抗冻性差；（5）矿渣水泥的耐热性较好，粉煤灰水泥抗裂性较好。,5、复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥简称复合水泥，是由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。,凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号为CA。（1）分类 铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数分为4类：CA5050%Al2O360%CA6060%Al2O368%CA7068%Al2O377%CA8077%Al2O3,1、铝酸盐水泥,七、其他品种水泥,（2）特性及应用 特性 快硬早强，后期强度下降耐高温 抗渗性及耐腐蚀性强 水化热高，放热快

13、 应用,2、快硬型水泥,凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥(简称快硬水泥)。,（1）快硬硅酸盐水泥,快硬水泥各龄期强度(GB 19990),凡以铝酸钙为主要成分的熟料，加入适量的硬石膏，经磨细制成具有快硬高强性能的水硬性胶凝材料，称为快硬高强铝酸盐水泥。该水泥适用于早强、高强、抗渗、抗硫酸盐及抢修等特殊工程。,（2）快硬高强铝酸盐水泥,由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨胀剂共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为膨胀水泥。按水泥的主要成分不同，分为硅酸盐、铝酸盐和硫铝酸盐型膨胀水泥；按水泥的膨胀值及其用途不同，又分为收缩补偿水泥和自应力水

14、泥两大类。,3、膨胀型水泥,由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥(简称白水泥)。白度是白水泥的一个重要指标。我国白水泥的白度分为4个等级。根据白度及强度等级，又分为优等品、一等品和合格品。,4、白色硅酸盐水泥,白水泥各龄期强度(GB 201591),白水泥等级划分(GB 201591),(1)防潮防水(2)分类储存(3)储存期不宜过长,补充资料,习 题,一、填空题1、石灰的特性有：可塑性（）、硬化（）、硬化时体积（）和耐水性（）等；2、建筑石膏具有以下特征：凝结硬化（）、孔隙率（）、强度（）、凝结硬化时体积（）、防火性能（）等。3、国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于（）、终凝时间不得迟于（）,二、选择题水泥熟料中水化速度最快,28d水化热最大的是（）A、C3S B、C2S C、C3A D、C4AF三、名词解释胶凝材料气硬性胶凝材料,